第一部分 水表基础知识
第一节 水表的作用
水表:是用来记录流经自来水管道中水量的一种计量器具,也称为计量器具。
1、水表的发展简史
1825年英国的克路斯发明了真正具有仪表特征的平衡罐式水表以来，水表的发展已有近二百年的历史。期间，水表的结构先后出现了往复式单活塞式水表、旋转活塞式水表、圆盘式水表、旋翼式水表和螺翼式水表等形式。
上述水表的工作原理和基本结构仍被各水表制造企业沿用至今，但在设计、工艺和选材等方面不断进步，使之提高了水表的计量性能和可靠性，也降低了制造成本。
我国的水表使用和生产起步较晚。
1879年，李鸿章为操办海军，在旅顺口创建了我国第一家水厂。从此，水表开始进入我国。到1883年英殖民主义者在上海建立了第二个水厂。但还是没有生产水表。
直到20世纪30年代，上海光华机械厂（现在的上海光华仪表厂）从国外进口零部件开始组装水表。
60年代，国家才投资建设，开始自主研究生产制造属于我国产权的水表。由于品种繁杂，质量低下，不能互换，严重影响了水表的维修和发展。于是， 65年国家组织各部门成立工作组进行统一设计，规范了水表的设计形式和技术参数，从而结束了“万国牌”状态。
2、水表的型式与分类
水表的分类原则有许多，按测量原理、测量方法和结构形式、测量目的、测量介质、测量管径、指示值显示方式等进行分类是其主要的方法。
2.1、按测量原理
▲ 速度式水表——以测量水流速度而间接计量流经水量的水表；
典型的速度式水表有旋翼式水表、螺翼水表。旋翼式水表中又有单流水表和多流束水表。
▲容积式水表——测量实际流经水的体积的水表，或简称定量排放式水表。
容积式水表主要用于纯净水计量。
速度式水表可分为：单流束水表和多流束水表。
单流束水表特点:水流从一个方向流进机芯，冲击叶轮旋转，容易造成此类叶轮机芯偏心磨损，缩短水表使用寿命，且灵敏度低。
多流束水表特点：水流从各个方向流入机芯，冲击叶轮旋转，就不会造成叶轮偏心磨损。灵敏度高，使用寿命长等优点。
2.2、按准确度等级
水表按计量等级可分为A、B、C、D四个等级。其中A级最低，D级最高，
由于A级表精确度和灵敏度低，现已淘汰。目前我们公司使用的表都是B级表。
在JJG162-2009《冷水水表检定规程》新标准中，作了新的定义：水表计量等级重新分为1级和2级，1级最高。如水表上未标明计量等级的都为2级。
▲ 1级水表（准确度等级为1级）
在水温0.1℃至30℃范围内，水表的最大允许误差在高区（Q2≤Q≤Q4）为±1%，低区（Q1≤Q＜Q2）为±3%。水温超过30℃时，水表在高区的最大允许误差为±2%，低区仍为±3%。仅适用于常用流量Q3≥100 m3/h的水表
▲ 2级水表（准确度等级为2级）
在水温0.1℃至30℃范围内，水表的最大允许误差在高区（Q2≤Q≤Q4）为±2%，低区（Q1≤Q＜Q2）为±5%。水温超过30℃时，水表在高区的最大允许误差为±3%，低区仍为±5%。适用于常用流量Q3＜100 m3/h的水表，也适用于Q3≥100 m3/h的水表。
2.3、按水表口径
按水表口径通常分为小口径水表和大口径水表。水表口径径分别是15、20、25、32、40、50、65、80、100、125、150、200、300mm。
水表口径40mm及以下的水表通常称为小口径水表，水表口径50mm及以上的水表称为大口径水表。这二种水表有时又称为民用水表和工业用水表。
2.4、按用途
民用水表：用于住宅水结算的水表
工业用水表：除民用水表以外，均称为工业用表。工业用水表一般为大口径水表。
2.5、按水表安装方向
水平安装水表和立式安装水表（又称立式水表）
注：水表度盘上用“H”代表水平安装；用“V”代表垂直安装。
2.6、按介质的温度——冷水水表、热水水表
冷水水表一般选择T30或T50，其最高允许工作温度分别为30℃和50℃，最低允许工作温度为0.1℃。
2.7、按介质的压力
普通水表—公称压力一般为1MPa（极限为1.6MPa）；
高压水表—最大使用压力超过1MPa的各类水表，主要用于流经管道的油田地下注水及其它工业用途。
2.8、按计数器是否浸入水中
▲ 湿式水表（表玻璃直接承受水压）
▲ 干式水表（表玻璃不承受水压）
▲ 液封式水表（表玻璃直接承受水压，且表玻璃下面液封方式注入甘油）
湿式表：优点是结构简单，成本低廉，没有磁原件，不会受磁场干扰，计量稳定可靠，使用广泛。缺点：1、水表的计数器浸泡在水中，其表玻璃下有水，承受着自来水压力，水表读数部分易受到水质影响，造成表黑或看不清水表读数。2、容易受冰冻等灾害性天气影响，因为表玻璃下的水结冰后会涨坏其玻璃，造成表坏漏水。
干式表：其计量机构中的叶轮通过磁铁向计数机构中的齿轮传递数据，因此此类水表也叫“磁传水表”。优点是水表的计数器没有浸泡在水中，其表玻璃下没有水，不承受自来水压力，可抗寒抗冰冻的天气，其数字显示部份可长期保持读数清晰。缺点是制造工艺复杂，成本高，受外部强磁场、水中的铁锈、自然退磁等因素干扰后，会造成计量数据越来越慢，使供水企业受损，所以很少使用。
液封式水表又可分为两种： 全液封水表和半液封湿式水表
全液封水表特点是成本高，工艺复杂。
半液封湿式水表特点是成本较低，维修方便，能长期保持水表读数的清晰。
在实际中，还是有黑表，看不清的现象，那是因为字轮与玻璃之间有一定的间隙，会造成玻璃下表面污染而看不清，不过经过水厂处理的水，现在已经很少了。
3、水表的计量原理与构造
速度式水表的计量原理：当水流经水表时，会带动水表中的叶轮旋转，叶轮通过齿轮带动计数器齿轮旋转，然后通过计数器面板的指针位置或字轮读出水表累计水量。
多流旋翼式水表结构示意图
水平螺翼式水表结构示意图
垂直螺翼式水表结构示意图
4、水表的组成
普通水表的组成主要有：表壳、机芯、计数器、表玻璃、表罩、铜接管等一些配件组成。
机芯：所有水表机芯都是采用ABS工程塑料。
原因：因为ABS工程塑料具有很好的稳定性，强度高，不易变形。热水表机芯也是ABS工程塑料，只是里面添加了耐温材质，提高了塑料的耐温值。
表壳：目前公司所有的水表都是采用的球磨铸铁材质的表壳。根据国家新的标准，要求水表其所有接触水的零部件应采用通常认为是无毒、无污染、无生物活性的材料制造，并符合相关的技术标准。
根据新标准水表要淘汰现用的灰铁表壳，从2011年起，所有水表要采用球墨铸铁材料。小口径水表现在市场上有铝合金材料的，有纳米技术合成塑料，ABS工程塑料，铜材质，不锈钢等。
5、读懂水表盘上的信息
LXS-20E
L表示流量仪表
X表示水表类型
S表示旋翼式
20表示水表口径20mm
H 表示是水平式水表
2016010014 表示表编号，在电子通讯中也地址水表唯一通讯地址。
m³ ：黑色表示整数多少立方米。红色小指针表示小数点一下，也就是不够一立方米的水。
CMC制号：是指生产许可证编号。
一般水表读数从后向前读数。如图中诉，X0.0001表示为小数点后4位，小于9大于8且大于8到9之间的一半，读0.00085，X0.001表示为小数点后3位，小于1等于0，读0.000，X0.01表示为小数点后2位，小于1等于0，读0.
00，X0.1表示为小数点后1位，小于1等于0，读0.0.整数字轮部分均为0，此表所示读数为0.00085吨
第二节 水表技术要求
1、国家标准和行业标准
国家标准 GB/T 778-2007（等效于国际标准ISO 4064-2005）《封闭满管道中水流量的测量 饮用冷水水表和热水水表》总标题下，包含三个部分：
第1部分：GB/T 778.1-2007 规范
第2部分：GB/T 778.2-2007 安装要求
第3部分：GB/T 778.3-2007 试验方法和试验设备
国家计量检定规程 JJG 162—2009 《冷水水表》
行业标准 CJ/T 224—2006 《电子远传水表》
行业标准 CJ/T 133-2001 《IC卡冷水水表》
行业内部标准 CMA/WM 778—2009
《封闭满管道中水流量的测量饮用冷水水表和热水水表流量参数 选用导则》的技术要求。
2、水表的重要参数
▲ 过载流量Q4 ，overload flowrate
短时间内超出额定流量范围允许运行的最大流量。在此流量下，水表示值误差在最大允许误差内，当恢复在额定工作条件下工作时，水表计量特性不变。
▲ 常用流量Q3，permanent flowrate
额定工作条件下的最大流量。在此流量下，水表正常工作且示值误差在最大允许误差内。
▲ 最小流量Q1 ，minimum flowrate
要求水表符合最大允许误差的最低流量。
▲ 分界流量Q2，transitional flowrate
介于常用流量Q3和最小流量Q1之间、把水表流量范围分为高区和低区的流量。高区和低区各有相应的最大允许误差。
▲ 量程比 flow turndown
常用流量Q3和最小流量Q1的比值。也可用字母R加数字表示，如R100表示Q3/Q1=100。
▲ 最大允许压力 maximum admissible pressure（MAP）
在额定工作条件下，水表能持久经受、计量性能不会降低的最大内部压力。
▲ 压力损失Δp ，pressure loss
在给定的流量下，由于管道中水表的存在产生的压力降。
▲ 标称口径nominal size
水表口径的直径标称值。通常以大写字母“DN”冠首的口径标称值的数字加单位表示，例如：DN15mm。注：标称口径又称公称口径。
▲ 水表的相对示值误差E用百分数表示：
3、流量特性与误差线的关系
4、水表的外观技术要求
▲ 水表上应该标志有制造商名或商标、流向箭头、公称口径、水表型号、准确度等级、制造年份和编号、制造许可证号、压力损失、安装方式、常用流量Q3、水表的基本单位等标志；
▲ 水表外观不应有明显缺陷，度盘不应有擦伤、划痕、裂纹及其它影响读数的弊病，表玻璃不得有妨碍读数的缺陷。
▲ 水表上应有有效的铅封。
5、水表的安装要求与维护
水表安装国家标准：必须严格按照中华人民共和国国家标准GB/T778.2-1996的要求执行。
1、水表在安装前，要排空管道内的泥沙，以防堵塞水表；
2、要看清晰水表水流方向，防止装反；
3、在安装时，水表进水端直管长度不得低于10倍水表口径的长度，出水端直管长度不得低于5倍水表口径的长度；(例如：15mm的水表进水端直管长度即为15X10=150mm)
4、安装位置应考虑避免在有腐蚀性的地方，排水不畅通的地方，
5、在安装的水表后面应增加一个止回阀，以防止表后面管道中的水回流，而造成水表损坏或污染供水管网。
6、安装时，还要考虑安装伸缩节和过滤网；合理的水表位置，并砌好表井，预留合理的维修空间，做到防冻防淹；
7、水表安装后不应受管子和管件引起的过度应力；
8、在水表安装后要及时打好封铅；
9、我们公司所采用的水表都必须水平安装，读数的面板必须面向上，严禁倾斜或倒立。
第三节 水表的出厂检验项目
▲ 外观检查 ：水表外观不应有明显的缺陷、表盖不应有擦伤、划痕、裂纹及其他影响读数的弊病，表玻璃不应有妨碍读数的缺陷；。
▲ 流量误差检验：在水表试验装置上进行检验，分别在公称流量Q3、分界流量Q2和最小流量Q1三个流量点测试，流量大小与用水量应符合规定；
▲ 密封性试验：把水表放置在水压强度试验台上，均匀排除水表及试验设备管道内的空气，缓慢增加水压至1.6Mpa，切断压力水源，保持试验系统内封闭体系，试压持续时间不小于1分钟，水表应无泄漏及损坏。
第四节 常见的基表问题
1、什么是“水表自转”
装水表后，在无人用水且不漏水的情况下，水表微微转动或来回转动，我们就把这种现象称为“水表自转”。
2、产生自转的原因
水表自转是多种因素引起的，从供水管网的特点以及目前所用水表本身的特性来分析，主要有以下几种原因：
2.1 压力波动：由于水是一种液体，在一般情况下表现出来的物理特性是不可压缩的，但在自来水管道中，管道内压力较高，这时水就会表现出一定的可压缩性。在自来水管道中，压力的波动是不可避免的，而目前我们所采用的水表都是机械表，靠水在其中流动产生的动能来带动叶轮运转，从而达到计量水量的目的。当不用水时，水表两端连接的管道中都存有一定量固定的高压水。因此，当主管网压力升高时，表后管中的自来水体积会因压力增加而缩小，此时就会有微量的水通过水表，产生正转，当主管网压力降低时，表后管中被压缩的水因压力降低而膨胀，同样会有微量的水通过水表，所不同的是这时是反转。因为旋翼式水表是下进上出，推动齿轮正转，而倒过来进水时是上进下出，推动齿轮反转，虽然二头进水量相同，但两相进水所受的阻力不同，所以反映在水表上的读数却相差很大。通过实验可证明，在管道无空气的情况下，由此产生的水量很少，约为0.5-2m3/月。通常情况下，这点水量用户注意 不到。
2.2 气囊：这种原因产生的自转水量较大。自来水企业的生产工艺都是露天建设的，在生产过程中水中会溶入大量的气体；在工程施工过程中，管道中也会带入气体；在遇到停水时，管道内也会混入空气。如果管道上排气阀设置不合理或没有排气阀，存在管道盲端，造成排气不彻底。这样如果家里长时间不用水或管道设计不合理，家中的管道最高点或是突起点就会有气囊产生。众所周知，气体的可压缩性很高，这时如果管网上有压力波动，表后管道内的空间伸缩将会更大，因此而产生的水表自转量就更多。通过实验可证实，由此产生的水量少则2-4 m3/月，多则每月会有几十立方的水量产生（尤其是防倒流型水表，会呈现出水表匀速正转的假象，误以为表后漏水，产生的自传量更多）。因此来看，目前大部分出户水表产生自转现象，都是由于表后管内存在气囊造成的。
2.3 水锤：是在突然停电或者在阀门关闭太快时,由于压力水流的惯性,产生水流冲击波,就象锤子敲打一样,所以叫水锤。水流冲击波来回产生的力，有时会很大，从而破坏阀门和水泵。水锤效应”是指在水管内部，管内壁光滑，水流动自如。当打开的阀门突然关闭，水流对阀门及管壁，主要是阀门会产生一个压力。由于管壁光滑，后续水流在惯性的作用下，迅速达到最大，并产生破坏作用，这就是水利学当中的“水锤效应”，也就是正水锤。在水利管道建设中都要考虑这一因素。相反，关闭的阀门在突然打开后，也会产生水锤，叫负水锤，也有一定的破坏力，但没有前者大。
3.解决办法
目前的旋翼式水表从设计上还无法从根本上解决此设计缺陷。既然水表自转是因为压力波动，水被压缩造成的，可以考虑安装止回阀，止回阀可以起到阻止水倒流的作用。这样，在压力升高时，水被压缩，水表产生正转动；当压力降低时，止回阀自动关闭，水表不会产生转动。当压力再次升高时，只要压力不高过止回阀内压力，水表就不会再转；水表自转主要是水表往复多次计量才累计出很大的水量，安装止回阀可以减少水表自转的频率，也就能够很好地解决压力波动造成的水表自转问题。但是由于居民生活用水频率较高，且管道压力波动增大，所以要求止回阀灵敏度较高，质量要求较高。
所以可以考虑在水表前或表后附近安装带弹簧式的止回阀，即可减轻或有效抑制水表自转现象。
